RAW画像

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RAW画像(ローがぞう、: Raw image format)は、デジタルカメラなどにおける完成状態にされていない画像データのことである。英語Rawは「生」「未加工」を意味する。

かつてはいわゆるベタ画像のことを指すこともあったが、2000年代に入ってからはデジタルカメライメージスキャナ等における「未現像」データのことを指す場合が多い。

概要[編集]

デジタル一眼レフカメラミラーレス一眼カメラコンパクトデジタルカメラ、一部のスマートフォンなどのデジタルカメラで記録可能な画像形式。デジタルカメラでは一般的に「写真」としてJPEG画像を生成するが、RAW画像はJPEG画像を生成する元となる「生」の画像データである。ある程度の写真知識がある(プロフェッショナル、ハイアマチュアなど)ユーザーが、露出コントラストホワイトバランス、カラーバランス、明度彩度などの補正や加工、ノイズ歪曲など除去をパソコン上で思い通りに行ないたいという要望に応え、カメラメーカーが用意している機能のひとつ。加工と鑑賞にはRAW対応のソフトウェアが必要になる。近年はRAWに対応するソフトウェアが増えている。カメラメーカーによって記録データの内部形式がまちまちである事、およびデータ量が多くなることから、そのままでは印刷データや、不特定多数に向けた配布、鑑賞には適さない。

デジタルカメラ登場時には、本体の処理能力が劣っていたためカメラ独自のRAW形式で記録され、パソコン側でカメラ付属ソフトウェアを使いJPEGやTIFFなどの形式に変換していた。

解説[編集]

一般的な原色フィルターCCDの画素配置

多くのデジタルカメラで採用されている単板式カラーCCDCMOSイメージセンサでは各画素が単色の色情報しか持たない。このためデジタルカメラは撮影時に各画素に対してその周辺画素から足りない色情報を集め与えることで色情報を補完し、フルカラー画像を作り出す「デモザイク」(de-mosaic)処理を行っている。多くのデジタルカメラではデモザイクに並行して色や明るさのトーン等を自動レタッチする画像処理を行い、完成した画像をJPEGTIFFなどの汎用画像フォーマットで保存する。

しかし、デモザイクや自動レタッチ処理の精度は完成画像の画質に大きな影響を及ぼすほか、現像後(後述)はホワイトバランス色温度)などが固定されてしまうため容易に修正ができない。また、最終保存に使われるJPEGフォーマットは通常非可逆圧縮であり、水平方向の色情報の間引きも行っているため元データと比較すると原理的に画質劣化が避けられない。さらに、これらフォーマットの色深度は通常各色8ビット(合計24ビット)しかないため、通常12ビット~14ビットの精度があるイメージセンサから受け取った情報を大幅に切り捨てるほかなく、撮影後の露出(画像の明暗や輝度)調整が困難になる。

このような事情から、通常の画像フォーマットで保存されたデータでは大胆なレタッチをしようとすればするほど画質低下が際立ち、作品作りの自由度がそがれているとしてプロ写真家などからは大きな不満の声が上がっていた。このため、デジタル一眼レフカメラなど高機能カメラを中心に、デモザイク前の生データ、すなわちRAWデータをそのままファイル保存する機能を持つものが増え始め、2015年現在ではほぼ全てのレンズ交換式カメラやコンパクトデジタルカメラ、一部のスマートフォンにも搭載されている。RAWデータは無圧縮か可逆圧縮であるためJPEGと比較すると非常に大きなファイルサイズになるが、各画素に1つの色情報しか持たない特性上、TIFF(各色8ビット)と比較するとその半分以下で済む。

RAW画像は専用に設計された現像ソフト(RAW現像ソフトウェア、: RAW converter)によって自由に調整・出力が可能で、この処理をフィルムになぞらえて「現像」と呼ぶ。RAW画像のデータフォーマットは各メーカー・各機種によって違うため、現像にはそれぞれの対応ソフトウェアを用意する必要がある。通常はカメラメーカーが自社製の現像ソフトウェアを添付したり、カメラ本体で再処理する機能(カメラ内現像)を用意しているほか、いくつかのソフトウェア・メーカーからも数多くの機種に対応した現像ソフトウェアが発売・頒布されている。またオープンソースソフトウェアの中にもRAW画像に対応するものがある。現像ソフトウェアの採用するアルゴリズムによって現像された画像の画質傾向が大きく変化する。

上記の通り、A/D変換直後の信号情報を保存するのがRAW画像の原則であるから、カメラ毎の画質パラメータ(スタンダード、ビビッドといったスタイル、及びホワイトバランス)は数値上の影響をいっさい及ぼさない。

2005年にはRAWフォーマットの互換性向上を目的としてアドビシステムズがDigital Negative(DNG)フォーマットを提唱したが、カメラメーカー側の採用は進んでいない。 一方、マイクロソフトは「Windows Vista」以上のバージョン用に主要カメラメーカーのRAW現像アルゴリズムを組み込むための、カメラコーデックパックを別途インストールすることによりOS標準で利用できるようになる。[1] また、マイクロソフトは2006年にJPEGの代替を目的としたHD Photoフォーマットを発表(後にJPEG XRとして規格化)しており、このフォーマットが普及すればJPEG保存における問題点の数多くが解決されるため、RAWとJPEGの間に横たわる隙間を埋めるフォーマットとしても注目されている。

また、OpenRAWプロジェクトは、互換性のないRAWフォーマット画像の標準化のため、カメラメーカーに自社フォーマットの仕様を完全公開するように働きかけている。

カラープロファイル[編集]

RAW画像は撮像素子の出力をそのまま記録しているため、RAW画像の色空間は、カメラの撮像素子の分光感度曲線やレンズ特性[2]、撮影時の光源のスペクトルによって異なるものとなっている。色空間を表したものとしてカラープロファイルが存在し、RAW画像用のカラープロファイルとして、以下の形式が使われている。

  • DNGカラープロファイル (*.dcp) - Adobe製ソフトウェアで使われている形式[3]。複数の標準光源 (A光源(2850Kタングステン電球)、D50常用光源、D65常用光源など) で調べた色空間データを含むことができる。多くの機種のDCPプロファイルがAdobe DNG Converterと共に無料頒布されている。Adobe以外のソフトウェアでは、オープンソースのRawTherapeeがDCPプロファイルに対応している[4]
  • ICCプロファイル (*.icc, *.icm) - カラープロファイルの標準形式。v2とv4が存在する。様々な機種のICCプロファイルがAdobe DNG Converterと共に無料頒布されている。

dcpからiccへの変換には、コマンドラインツールのdcp2iccが存在する。dcp2iccは、./dcp2icc <ファイル>.dcp <標準光源の色温度> と指定することで、DCPの中の一つのカラープロファイルからICCプロファイルを生成する。

カラープロファイルの作成には、実世界のスペクトル反射特性を反映したカラーチャート (X-RiteのColorChecker[5][6]など)とプロファイル作成ソフトウェア (AdobeのDNG Profile Editor、X-RiteのColorChecker Camera Calibration、DatacolorのSpyderCheckr、オープンソースのCoCaなど) が使われている。これらのソフトウェアを使うことでカラーチャートを撮影した画像からカラープロファイルを作成することができる。

レンズプロファイル[編集]

  • Adobe Lens Profile (*.lcp) - Adobe製ソフトウェアで使われている形式。オープンソースのRawTherapeeもLCP形式に対応している。

RAW現像プロセス[編集]

デモザイク前の補正[編集]

多くのソフトウェアは、デモザイク前に、レンズキャスト・ゴミ・周辺減光を除去するためのフラットフィールド補正 (レンズキャスト補正、シェーディング補正)を行うことが可能 (RawTherapee[7]、CaptureOne、Adobe DNG Flat Field plug-inなど)。一部のソフトウェアでは、暗電流ノイズを除去するためのダーク補正(Dark-frame subtraction) にも対応している(RawTherapee[7]など)。

また、現代的なRAW現像ソフトウェアでは、デモザイクの前に色収差補正を行うことができる (Photo Ninja[8]、RawTherapee[7]など)。

デモザイクの前のノイズ除去方式として、FBDD[9]などが存在する。

デモザイク前にHDR合成を行うことができるソフトウェアも存在する (HDRMerge[10]など)。

デモザイク[編集]

RAW画像はカメラによって異なるRGB配列の画素を持っている (BGGRバイヤー配列、RGGBバイヤー配列、GBRGバイヤー配列、GRBGバイヤー配列、FujifilmのX-Trans、シグマのFoveon、RGBW配列など)。またカメラによって、RAW画像は原色 (RGB) の画素ではなく、補色 (CMYG) の画素を持っていることもある (補色CCD)。

特殊な配列の画像はそのままでは画像処理しにくいため、解像度を保ち偽色を防ぎながら一般的なRGB配列に変換する必要がある。デモザイクには、モアレに強い方式 (AMaZE[11]など) や、ノイズに強い方式 (IGVやLMMSEなど) が存在する。

使用するRAW現像ソフトウェアとカメラのRGB配列の組み合わせによって、使用できるデモザイクの方式が異なっている。

ノイズ削減 (NR)[編集]

ノイズには、ポアソン分布のフォトンショットノイズ (ショット雑音)と、ガウス分布の暗電流ノイズや読み出しノイズ、一様分布に近い量子化ノイズ (量子化誤差)が存在する[12]。ノイズの特性はカメラ及びISO感度ごとに異なるため、それぞれのノイズプロファイルの用意されているソフトウェアが存在する (Darktable[13]など)。

暗電流ノイズはダークフレーム減算によっても補正することができる。

ハイライト復元[編集]

ハイライト復元 (ハイライト再構築) を使うことで、クリップ(頭打ち)していないチャンネルの情報のみを使って、クリップ(頭打ち)したチャンネルの情報を越えて、輝度を復元できる[14]。また、クリップ(頭打ち)したチャンネルの色を復元することも可能 (RawTherapeeのColor Propagation[15]など)。

色空間の変換[編集]

モニターへの表示(モニター色空間を持つ)や、共通の色空間(sRGBやAdobe RGBなど)での保存のために、画像の色変換が行われている。色変換では、変換元の色空間プロファイルと変換先の色空間プロファイルを、プロファイル接続空間(PCS)により接続する必要がある[16][17]。プロファイル接続空間には主に、ISO 3664 P2観視条件(ホワイトポイントD50、照度500lx、サラウンド反射率20%)の、CIE XYZ色空間とCIELAB色空間(LUT用)が使われている[16][17]

色空間の変換には、マトリクス、1D-LUT (一次元ルックアップテーブル)、3D-LUTの三種類の方式が存在し、それぞれ特性が異なっている。

マトリクス方式では、ホワイトポイントの変換方法として、単純なXYZスケーリング方式の他に、LMS色空間英語版を考慮した単純な変換方式と、それに加えて複雑な色順応も考慮した変換方式が存在する。LMS色空間を考慮した単純な変換方式には、古くから使われるBradford変換や、CIELABに最適化したCAT02変換が存在する。また、複雑な色順応を考慮した変換方式には、Bradford変換を利用したCIECAM97や、CAT02変換を利用したCIECAM02が存在する。

LUTでは、メモリ使用量の関係から実データよりも荒いテーブルが使われているため、様々な方法により補間が行われている。 LUTでは、PCSを仲介しないで直接変換することも行われている。

使用するRAW現像ソフトウェアと使用するカラープロファイルの対応具合によって、使用できる色変換方式が異なっている。


主なRAW現像ソフトウェア[編集]

カメラメーカー純正ソフト[編集]

更新停止中[編集]

サードパーティ製汎用ソフト[編集]

モバイル向け[編集]

  • Snapseed (Google) - Android用。2.1でRAW画像の編集に対応した。
  • Adobe Lightroom mobile (Adobe) - iPhone、iPad及びAndroid用。スマートプレビューという手法でRAW画像の現像に対応している。2.0では、RAW画像の撮影にも対応した (Android版のみ)[19]
  • RawDroid (RcketScientist) - Android用。
  • Raw Decoder (TS Systems) - Android用。

開発停止中[編集]

オープンソースソフト[編集]

GUI[編集]

  • RawTherapee英語版(Gábor Horváth及び開発チーム) - オープンソース。無償で利用でき日本語にも対応している。Windows、MacOS X、Linuxに対応。ICCプロファイルだけでなく、DNGカラープロファイル(DCP)にも対応している。
  • LightZoneLight Crafts) - オープンソース。ゾーンシステムを現像・画像処理に応用。JavaベースであるためWindowsとMac OS X以外にLinuxにも対応。
  • Darktable英語版 - オープンソース。Linux、Mac OS Xに対応。非公式のWindows版もある。カメラの対応状況はまちまちだが、プリセットの追加方法が用意されている[22]

コマンドライン[編集]

  • dcraw英語版(Dave Coffin) - フリーのコマンドライン式ソフトウェア。これをベースにしたGIMP用プラグイン「UFRaw」がある。
  • ImageMagick - フリーのコマンドライン式ソフトウェア。RAW形式の読み込みにも対応している。

主なRAW画像プレビュー表示/管理ソフトウェア[編集]

主なRAW対応の画像保管サービス[編集]

  • Adobe Revel - Adobeの月額払いで容量無制限な画像保管サービス。RAW画像に対応していた。2016年サービス終了。
  • Amazon Cloud Drive - Amazonのファイル保管サービス。RAW画像の容量無制限な保管に対応している[23]

脚注[編集]

  1. ^ http://www.microsoft.com/ja-jp/download/details.aspx?id=26829
  2. ^ カメラのキャリブレーションおよび DNG プロファイル X-Rite 2009年12月1日
  3. ^ Adobe Camera Raw Colour Management Graphic Quality Consultancy
  4. ^ RawTherapee 4.0.11 Photo Review 2013年6月
  5. ^ Ian Lyons. “Review of Pictographics InCamera Page 1”. Computer Darkroom. 2015年11月21日閲覧。
  6. ^ ColorChecker クラシックに関する情報 X-Rite 2009年11月16日
  7. ^ a b c RawTherapee 4.0.10 User Manual P.8 「Raw Pre-Demosaicing Features」 Emil Martinec et al.
  8. ^ Photo Ninja Showcase: Chromatic aberration correction PictureCode LLC
  9. ^ FBDD NOISE REDUCTION Jacek Góźdź
  10. ^ HDRMerge Javier Celaya
  11. ^ Bayer moire LibRaw LLC 2010年12月1日
  12. ^ 画像・映像理解のためのノイズ特性推定とその応用 小林理弘 2010年
  13. ^ 3.4.4.3. Denoise – profiled darktable
  14. ^ Highlight Recovery in Camera RAW Adobe Systems
  15. ^ RawTherapee 4.0.10 User Manual P.34 「Highlight Reconstruction」 Emil Martinec et al.
  16. ^ a b 『Color Gamut Mapping』 P.85-86 Ján Morovič 2008年7月28日 ISBN:978-0470030325
  17. ^ a b 『Colour Engineering: Achieving Device Independent Colour』 P.249-250 Phil Green、Lindsay MacDonald 2002年11月1日 ISBN:978-0471486886
  18. ^ Phase One Japan株式会社が発足。マミヤ光学事業を継承 Impress Corporation 2015年12月3日
  19. ^ RAW撮影と編集が可能に、アドビのAndroid向け「Lightroom」最新版 Impress 2016年2月23日
  20. ^ a b AppleがiPhotoとApertureの開発を中止!その超前向きな理由とは ASCII 2014年6月28日
  21. ^ Google will shut down Picasa this spring The Verge 2016年2月12日
  22. ^ camera support darktable Team
  23. ^ 無制限でRAWも保存できるオンラインストレージ デジカメWatch 2016年1月26日

関連項目[編集]

外部リンク[編集]